磁场强化废旧锂电池正极粉中钴浸出的研究

周文波, 程晖, 徐敏, 朱照强, 彭畅, 王震. 磁场强化废旧锂电池正极粉中钴浸出的研究[J]. 矿产保护与利用, 2021, 41(1): 127-131. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2021.01.018
引用本文: 周文波, 程晖, 徐敏, 朱照强, 彭畅, 王震. 磁场强化废旧锂电池正极粉中钴浸出的研究[J]. 矿产保护与利用, 2021, 41(1): 127-131. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2021.01.018
ZHOU Wenbo, CHENG Hui, XU Min, ZHU Zhaoqiang, PENG Chang, WANG Zhen. Study on Magnetic Field Intensification of Cobalt Leaching From Anode Powder of Used Lithium Battery[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2021, 41(1): 127-131. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2021.01.018
Citation: ZHOU Wenbo, CHENG Hui, XU Min, ZHU Zhaoqiang, PENG Chang, WANG Zhen. Study on Magnetic Field Intensification of Cobalt Leaching From Anode Powder of Used Lithium Battery[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2021, 41(1): 127-131. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2021.01.018

磁场强化废旧锂电池正极粉中钴浸出的研究

  • 基金项目:
    省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室青年基金项目(2018QN19)
详细信息
    作者简介: 周文波(1973-), 男, 湖北红安人, 博士, 副教授
    通讯作者: 程晖(1995-), 男, 安徽安庆人, 硕士研究生
  • 中图分类号: TF816

Study on Magnetic Field Intensification of Cobalt Leaching From Anode Powder of Used Lithium Battery

More Information
    Corresponding author: CHENG Hui
  • 以废旧锂电池正极粉为原料,在磁场条件下,采用硫酸-双氧水体系浸出正极粉中的钴,探讨了磁感应强度、磁化浸出时间和浸出温度对钴浸出率的影响。结果表明,在磁感应强度为230 mT磁场、浸出时间为100 min、反应温度为70 ℃、固液比为1:100(其中硫酸浓度为3 mol/L)条件下,加入3 mL/g H2O2进行试验,钴的浸出率达到99.61%,相比较未磁化同等条件下,钴的浸出率提高了6.02个百分点。同时在硫酸用量减少20%的情况下,磁场强化浸出可以提高钴的浸出率4.62个百分点。磁场强化浸出的机理是加快了氢离子的扩散速度以及促进双氧水对Co3+的还原,从而提高了该浸出反应中钴的浸出率。

  • 加载中
  • 图 1  三元电池正极粉末XRD图谱

    Figure 1. 

    图 2  磁化处理装置示意图

    Figure 2. 

    图 3  不同磁感应强度下钴的浸出率

    Figure 3. 

    图 4  不同磁化浸出时间钴的浸出率

    Figure 4. 

    图 5  不同浸出温度钴的浸出率

    Figure 5. 

    表 1  正极粉中金属元素含量

    Table 1.  Metal element content in cathode powder /%

    成分 Li Co Ni Mn Al
    含量 7.48 4.60 11.55 41.37 0.27
    下载: 导出CSV

    表 2  不同磁块间距下磁场中心位置的磁感应强度

    Table 2.  Magnetic induction intensity at the center of the magnetic field under different magnetic block spacing

    磁块间距/cm 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
    中心磁感应强度/mT 290 230 195 160 138 115 100 85 72 61 50
    注:磁感应强度由SG-3M型特斯拉计测得。
    下载: 导出CSV

    表 3  磁场强化硫酸浸出与常规硫酸浸出对比

    Table 3.  Comparison of magnetic field enhanced sulfuric acid leaching and conventional sulfuric acid leaching

    浸出方式 硫酸浓度/(mol·L-1) 磁感应强度/mT 双氧水用量/(mL·g-1) 温度/℃ 固液比 磁化时间/min 浸出率/%
    常规浸出 3 0 3 70 1:100 0 93.59
    磁化浸出 3 230 3 70 1:100 100 99.61
    磁化浸出 3 230 3 70 1:90 90 98.39
    磁化浸出 3 230 3 70 1:80 100 98.21
    下载: 导出CSV
  • [1]

    GU F, GUO JF, YAO X, et al. An investigation of the current status of recycling spent lithium-ion batteries from consumer electronics in China[J]. Journal of Cleaner Production, 2017, 161: 765-780. doi: 10.1016/j.jclepro.2017.05.181

    [2]

    PEREZ E, ANDRE M L, AMADOR R N, et al. Recovery of metals from simulant spent lithium-ion battery as organophosphonate coordination polymers in aqueous media[J]. Journal of Hazardous Materials, 2016, 317: 617-621. doi: 10.1016/j.jhazmat.2016.06.032

    [3]

    郝涛, 张英杰, 董鹏, 等. 废旧三元动力锂离子电池正极材料回收的研究进展[J]. 硅酸盐通报, 2018, 37(8): 2450-2456. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GSYT201808018.htm

    [4]

    LV W G, WANG Z H, CAO H B, et al. A critical review and analysis on the recycling of spent lithium-ion batteries[J]. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018, 6(2): 1504-1521. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acssuschemeng.7b03811

    [5]

    WEI S P, SUN J, ZHOU T, et al. Research development of metals recovery from spent lithium-ion batteries[J]. Energy Storage Science and Technology, 2017, 6(6): 1196-1207. http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTotal-CNKX201706004.htm

    [6]

    张英杰, 宁培超, 杨轩, 等. 废旧三元锂离子电池回收技术研究新进展[J]. 化工进展, 2020, 39(7): 2828-2840. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HGJZ202007037.htm

    [7]

    谢英豪, 欧彦楠, 余海军, 等. 废旧车用动力电池安全放电研究[J]. 工业安全与环保, 2017, 43(9): 44-47. doi: 10.3969/j.issn.1001-425X.2017.09.013

    [8]

    Zhang P W, Yokoyama T, Itabashi O, et al. Hydrometallurgical process for recovery of metal values from spent lithium-ion secondary batteries. 1998, 47(2): 259-271. Yusuf K O, Ogunlela A O. Impact of magnetic treatment of irrigation water on the growth and yield of tomato[J]. Notulae Scientia Biologicae, 2015, 7(3): 345-348. doi: 10.15835/nsb739532

    [9]

    陈亮, 唐新村, 张阳, 等. 从废旧锂离子电池中分离回收钴镍锰[J]. 中国有色金属学报, 2011, 21(5): 1192-1198. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZYXZ201105039.htm

    [10]

    Yusuf K O, Ogunlela A O. Impact of magnetic treatment of irrigation water on the growth and yield of tomato[J]. Notulae Scientia Biologicae, 2015, 7(3): 345-348. doi: 10.15835/nsb739532

    [11]

    GERALDO B N, RODINI E F J, QUIRINO L M J, et al. Water treatment by magnetic field increases bone mineral density of rats[J]. Journal of Clinical Densitometry, 2017, 20(4): 526-531. doi: 10.1016/j.jocd.2017.06.002

    [12]

    夏青, 王健. 提高含铜难浸金矿金浸出率的细菌预处理研究[J]. 金属矿山, 2010(5): 77-80. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSKS201005023.htm

    [13]

    卢丽丽, 廖婵娟, 邓娜, 等. 磁场对细菌浸出尾矿中铜、锌的影响[J]. 当代化工, 2015, 44(11): 2524-2527. doi: 10.3969/j.issn.1671-0460.2015.11.005

    [14]

    牛梓璇, 胡源, 张艳, 等. 磁效应对水处理的影响研究[J]. 广州化工, 2016, 44(16): 21-25. doi: 10.3969/j.issn.1001-9677.2016.16.006

    [15]

    程海翔, 张辉, 徐天有, 等. 铜矿尾矿资源化利用研究进展[J]. 化工进展, 2015, 34: 192-195. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HGJZ2015S1036.htm

    [16]

    卢丽丽. 电磁场强化细菌浸出铜尾矿重金属技术研究[D]. 重庆: 重庆大学, 2012.

  • 加载中

(5)

(3)

计量
  • 文章访问数:  1820
  • PDF下载数:  42
  • 施引文献:  0
出版历程
收稿日期:  2021-01-20
刊出日期:  2021-02-25

目录